Литий батареясын өндіру процесіне арналған толық нұсқаулық

Литий батареясын өндіру процесіне арналған толық нұсқаулық

Иондық аккумуляторлар оң электродты, теріс электродты, сепараторды, электролитті, ток жинағышты және байланыстырғышты, өткізгіш агентті және т.б. қамтитын күрделі жүйе болып табылады. Қатысқан реакцияларға оң және теріс электродтардың электрохимиялық реакциялары, литий иондары мен электрондарды өткізу және жылу диффузиясы жатады. Литий батареяларын өндіру процесі салыстырмалы түрде ұзақ, 50-ден астам процестерді қамтиды.

Литий аккумуляторлары өндіріс процесінде белгілі бір айырмашылықтары бар пішіні бойынша цилиндрлік аккумуляторлар, шаршы аккумуляторлар және жұмсақ батареялар болып бөлінеді. Дегенмен, жалпы алғанда, литий батареясын өндіру процесін алдыңғы процеске (электродтарды өндіру), ортаңғы процеске (жасуша синтезі) және артқы процеске (қалыптастыру және орау) бөлуге болады. Литий-ионды аккумуляторлардың қауіпсіздік өнімділігінің жоғары талаптарына байланысты аккумуляторды өндіру процесінде литий-ионды жабдықтың дәлдігі, тұрақтылығы және автоматтандыру деңгейіне өте жоғары талаптар қойылады.

Литий аккумуляторлық жабдық - оң және теріс электрод материалдары, сепараторлық материалдар және электролит сияқты шикізатты өндіру үшін тапсырыс берілген процестерді пайдаланатын технологиялық жабдық. Литий батареясының жабдығы литий батареяларының өнімділігі мен құнына айтарлықтай әсер етеді және анықтаушы факторлардың бірі болып табылады. Әртүрлі технологиялық ағындарға сәйкес литий батареясы жабдықтарын алдыңғы жабдыққа, орта деңгейлі жабдыққа және артқы жабдыққа бөлуге болады. Литий батареяларын өндіру желісінде алдыңғы, ортаңғы және артқы жабдықтың құны шамамен 4:3:3 құрайды.

Алдыңғы процестің өндірістік мақсаты (оң және теріс) электродтық пластиналардың өндірісін аяқтау болып табылады. Алдыңғы кезеңнің негізгі процесіне араластыру, қаптау, илемдеу, кесу, кесу, қалыппен кесу кіреді. Қатысқан жабдықтарға негізінен мыналар кіреді: араластырғыш, қаптау машинасы, роликті пресс, кескіш станок, кескіш станок, қалып кесетін станок және т.б.

Шламды араластыру (пайдаланылатын жабдық: вакуумды араластырғыш) оң және теріс қатты күйдегі батарея материалдарын біркелкі араластыру, содан кейін оларды суспензияға араластыру үшін еріткіш қосу. Шламды араластыру алдыңғы процестің бастапқы нүктесі және кейінгі жабу, илемдеу және басқа процестерді аяқтау үшін негіз болып табылады.

Қаптау (қолданылатын жабдық: қаптау машинасы) - араластырылған суспензияны металл фольгаға біркелкі жағып, оң және теріс пластиналарды жасау үшін кептіру. Алдыңғы процестің негізгі буыны ретінде жабын процесінің орындалу сапасы дайын батареяның консистенциясына, қауіпсіздігіне және қызмет ету мерзіміне терең әсер етеді. Сондықтан жабын машинасы алдыңғы процесте ең құнды жабдық болып табылады.

Роликті престеу (қолданылатын жабдық: роликті пресс) қапталған электродты одан әрі нығыздау, осылайша аккумулятордың энергия тығыздығын арттыру. Домаланған электродтың тегістігі кейінгі кесу процесінің өңдеу әсеріне тікелей әсер етеді, ал электродтағы белсенді заттардың біркелкілігі аккумулятор элементінің жұмысына жанама түрде әсер етеді.

Бөлу (қолданылатын жабдық: кесу машинасы) - полюс бөліктерінің кең орамдарын қажетті ендегі бірнеше тар бөліктерге үздіксіз кесу процесі. Кесу кезінде электрод пластинасының сынуы ығысу әрекетінен туындайды, ал кесуден кейінгі жиектің тегістігі (бүгілусіз және иілусіз) кесу машинасының жұмысын бағалаудың кілті болып табылады.

Өндіріс (пайдаланылатын жабдық: өндірістік машина) электродтың кесілген бөліктерінің электрод құлақтарын дәнекерлеуді, қорғаныш лентасын қолдануды, электрод құлақтарын желіммен орауды немесе кейінгі орау процестеріне қолдануға болатын электрод құлақтарын қалыптастыру үшін лазерлік кесуді қолдануды қамтиды. Қалыппен кесу (пайдаланылатын құрал-жабдық: штамппен кесу машинасы) — келесі процестер үшін қапталған полярлы пластиналарды тесу және қалыптау процесі.

Орташа процестің өндірістік мақсаты - батарея ұяшықтарын өндіруді аяқтау. Әртүрлі типтегі литий батареяларының орта процесінің технологиялық жол картасында және өндірістік желі жабдықтарында айырмашылықтар бар. Аралық процестің мәні құрастыру процесі, атап айтқанда диафрагма мен электролитпен алдыңғы процестен жасалған (оң және теріс) электродтық пластиналардың реттелген құрастырылуы. Шаршы (орамды), цилиндрлік (орамдық) және икемді (қабатты) батареялардың энергия сақтау құрылымдарының әртүрлі болуына байланысты, орта процесте литий батареяларының әртүрлі түрлерінің технологиялық жол картасы мен өндірістік желісінің жабдықтарында айқын айырмашылықтар бар. Атап айтқанда, шаршы және цилиндрлік аккумуляторлардың ортаңғы сатысының негізгі процестеріне орау, сұйықтық бүрку және орау жатады. Қатысқан жабдыққа негізінен мыналар кіреді: орау машинасы, сұйық бүрку машинасы, орау жабдығы (қабық кірістіру машинасы, ойық илемдеу машинасы, тығыздауыш машина, дәнекерлеу машинасы) және т.б.; Жұмсақ батареяның ортаңғы сатысының негізгі процесі ламинацияны, сұйық бүркуді және орауды қамтиды, ал жабдыққа негізінен ламинациялау машинасы, сұйық бүрку машинасы, орау жабдығы және т.б. кіреді.

Орам (қолданылатын жабдық: орау машинасы) - бұл өндіріс процесі немесе орауыш матрицаны кесу машинасы арқылы өндірілген электрод пластиналарын литий-ионды батарея ұяшықтарына орау процесі, негізінен шаршы және дөңгелек литий-ионды аккумуляторларды өндіру үшін қолданылады. Орау машинасын екі санатқа бөлуге болады: шаршы және цилиндрлік литий батареяларын өндіру үшін қолданылатын шаршы орау машинасы және цилиндрлік орау машинасы. Цилиндрлік ораммен салыстырғанда, шаршы орау процесінде кернеуді бақылауға қойылатын талаптар жоғары, сондықтан шаршы орау машинасының техникалық қиындығы үлкен.

Ламинация (пайдаланылатын жабдық: ламинаттау машинасы) - негізінен жұмсақ пакетті аккумуляторларды өндіру үшін қолданылатын литий-ионды батарея ұяшықтарына кесу процесі кезінде өндірілген жеке электрод пластиналарын жинақтау процесі. Шаршы және цилиндрлік ұяшықтармен салыстырғанда жұмсақ қаптама жасушаларының энергия тығыздығы, қауіпсіздігі және разряд өнімділігі бойынша маңызды артықшылықтары бар. Дегенмен, ламинаттау машинасы арқылы бір жинақтау тапсырмасын орындау параллель және күрделі механизм ынтымақтастығындағы бірнеше қосалқы процестерді қамтиды, ал жинақтау тиімділігін арттыру күрделі динамикалық басқару мәселелерін шешуді талап етеді; Орау машинасының жылдамдығы орама тиімділігіне тікелей байланысты, ал тиімділікті арттыру құралдары салыстырмалы түрде қарапайым. Қазіргі уақытта ламинатталған жасушалар мен жара жасушалары арасында өндіріс тиімділігі мен кірістілікте алшақтық бар.

Сұйықтық айдау машинасы (қолданылатын жабдық: сұйық айдау машинасы) батареяның электролитін ұяшыққа сандық түрде енгізу үшін қолданылады.

Ұяшықты орау (қабық кірістіру машинасы, ойық илемдеу машинасы, тығыздауыш машина, дәнекерлеу машинасы сияқты жабдықты пайдалану арқылы) орам өзегін ұяшық қабығына орналастыруды қамтиды.

Процестің кейінгі кезеңінің өндірістік мақсаты – қаптамаға айналдыруды аяқтау. Орта кезеңдегі жағдай бойынша литий батареясының ұяшығының функционалдық құрылымы қалыптасты, ал соңғы кезеңнің маңыздылығы оны белсендіру, сынақтан өткізу, сұрыптау және құрастыру және қауіпсіз және тұрақты литий батареясының өнімін қалыптастыру болып табылады. Процестің кейінгі кезеңінің негізгі процестеріне мыналар жатады: қалыптастыру, бөлу, сынау, сұрыптау және т.б. Қатысқан жабдыққа негізінен мыналар кіреді: зарядтау және разрядтау қозғалтқыштары, сынау жабдықтары және т.б.

Қалыптастыру (зарядтау және разрядтау қозғалтқышын пайдалану) - бұл бірінші зарядтау арқылы аккумулятор ұяшығын белсендіру процесі, оның барысында литий батареясының «инициализациясына» қол жеткізу үшін теріс электрод бетінде тиімді пассивациялық пленка (SEI пленкасы) жасалады. Бөлу сыйымдылығы (пайдаланылған жабдық: зарядтау және разрядтау қозғалтқышы), сондай-ақ «талдау сыйымдылығы» ретінде белгілі аккумулятор ұяшығының сыйымдылығын өлшеу үшін конверттелген батарея ұяшығын жобалау стандарттарына сәйкес зарядтау және разрядтау процесін білдіреді. Батарея ұяшығын зарядтау және разрядтау процесі қалыптастыру және сыйымдылықты бөлу процесі арқылы жүреді, сондықтан зарядтау және разрядтау қозғалтқышы ең жиі қолданылатын артқы негізгі жабдық болып табылады. Зарядтау және разрядтау қозғалтқышының минималды жұмыс бірлігі «канал» болып табылады. «Бірлік» (ҚҰРЫП) бірнеше «арналардан» тұрады және зарядтау және разрядтау қозғалтқышын құру үшін бірнеше «бірліктер» біріктіріледі.

Сынақ (пайдаланылатын жабдық: сынақ жабдығы) зарядтау, зарядсыздандыру және демалу алдында және одан кейін жүргізілуі керек; Сұрыптау анықтау нәтижелері бойынша белгілі бір стандарттарға сәйкес қалыптасқан және бөлінген батареяларды жіктеу мен таңдауды білдіреді. Анықтау және сұрыптау процесінің маңыздылығы тек біліктілігі жоқ өнімдерді жою ғана емес, сонымен қатар литий-иондық аккумуляторларды практикалық қолдануда ұяшықтар жиі параллель немесе тізбектей біріктірілетіндіктен. Сондықтан ұқсас өнімділігі бар ұяшықтарды таңдау батареяның оңтайлы жалпы өнімділігіне қол жеткізуге көмектеседі.

Литий батареяларын өндіруді литий батареяларын өндіру жабдықтарынан бөлуге болмайды. Батареяның өзінде қолданылатын материалдардан басқа, өндіріс процесі мен өндірістік жабдық аккумулятордың өнімділігін анықтайтын маңызды факторлар болып табылады. Алғашқы күндерде Қытайдың литий батареяларының жабдықтары негізінен импортқа сүйенді. Бірнеше жыл қарқынды дамып келе жатқан қытайлық литий аккумуляторлық жабдықтар компаниялары технология, тиімділік, тұрақтылық және басқа аспектілер бойынша жапондық және корейлік жабдық компанияларынан бірте-бірте асып түсті және экономикалық тиімділік, сатудан кейінгі техникалық қызмет көрсету және басқа аспектілерде артықшылықтарға ие болды. Қазіргі уақытта отандық литий аккумуляторлық жабдықтар кәсіпорындарының кластері қалыптасып, халықаралық нарыққа шығатын Қытайдың жоғары санатты жабдықтарының визиткасына айналды. Литий батареяларының көшбасшыларының тік альянсы және шетелдегі кеңеюімен литий батареялары жабдығы төменгі ағынның кеңеюінен пайда тапты және жылдам өсу мүмкіндіктерінің жаңа кезеңін бастады.